制造再生器用Inconel600镍基合金的焊接
Inconel600（NS312）合金，美国UNS编号为N06600，是典型的Ni-Cr-Fe系钢种，属于铁基耐热合金，有良好的抗高温氧化和耐氯离子应力腐蚀性能，对各种废气、碱性溶液和大多数有机酸以及化合物有很高的耐蚀性。在高浓度氯化物中和含OH-的苛性溶液中以及在含有微量氯化物和氧的热水和高温水中，具有优良的耐应力腐蚀性能。主要用于化学和食品加工设备及热处理设备，如制造加热器、换热器、蒸发器、蒸馏塔以及脂肪酸处理用冷凝器等。制造再生器用Inconel600合金焊接时，由于液态金属流动性差、焊缝金属熔深浅，易产生各种焊接缺陷；其焊接接头的力学性能和耐蚀性取决于能否正确选用焊接材料、严格控制焊接热输入量以及制定合理的焊接工艺。笔者针对丙烯装置制造再生器用Inconel600的焊接特点，通过焊接工艺试验，确定合理的焊接工艺参数，以指导实际生产。
1再生器简介
年产40万t丙烯装置用再生器设计温度600℃，设计压力为35/70Kpa，介质为氧气、空气、氯气、CO和CO2，规格φ2740-φ1830mm*10mm*20725mm，结构如图1所示。主体材料为Inconel600（NS312）合金，其化学成分及力学性能见表1、2。
2Inconel600合金相关性能
2.1物理特性
Inconel600合金具有低热导率、线膨胀系数大、高电阻率和高强度的表面保护膜，这些物理特性（表3）决定了焊件将产生较大的焊接扭曲变形、近缝区过热以及存在热裂纹等危害性缺陷的可能。
2.2焊接特性
Inconel600合金焊接时一般不需要预热，但当母材温度低于15℃时，应对接头两侧250-300mm宽的区域加热到15-20℃，以免湿气冷凝导致焊缝气孔。为了防止焊缝和热影响区的晶粒长大和碳化物的析出，应保持低的层间温度，一般不超过1000℃。避免焊接区在高温下停留时间过长，注意快速冷却就可以防止腐蚀倾向，焊接快速冷却时，焊缝中的气体若来不及逸出，就易形成气孔。因此焊前彻底清理坡口、附近的氧化层、各种涂料及油污等，可以防止气孔的产生。
Inconel600合金液态金属流动性差，接头的坡口角度需较大些。焊缝金属熔深浅，易形成未焊透，接头的钝边厚度要小一些。焊接时热输入量不能过小，更不能通过增大焊接电流来提高它的工艺特性，焊接电流超过推荐范围不仅使熔池过热增大热裂纹敏感性，而且使焊缝金属中的脱氧剂蒸发，出现气孔。在焊接时应采用中等电流，较快焊速，通过减少高温停留时间来控制焊接热输入量。Inconel600合金线膨胀系数大，具有较高的热裂纹敏感性，焊接时易产生热裂纹，如凝固裂纹、多边化裂纹和高温失塑裂纹，保证首层焊道外表面呈外凸的形状及填满弧坑可以有效防止热裂纹的产生。
3焊接过程控制
3.1焊接材料的选取及焊接工艺规范参数的制定
结合Inconel600合金的焊接特点，经过多次有针对性的焊接性能试验后，最终选取了性能优良的ENiCrFe-3（焊条电弧焊条）和ENiCr-3（手工钨极氩弧焊丝）两种焊接材料，并优化制定了焊接工艺规范参数（表4）。
3.2焊接工艺评定
选用表4中的焊接材料和相关焊接工艺规范参数， 依据NB/T47014-2011并结合再生器设计技术条件， 在厚度为12mm的Inconel600合金试件上分别进行了焊条电弧焊、 手工钨极氩弧焊的工艺评定， 并进行了化学成分和弯曲度的测试， 试验结果分别见表5、 6， 两种焊接工艺评定各区金相照片分别如图2、 3所示。
4结束语
试验分析表明，焊缝金属化学成分、焊接接头力学性能试验和金相组织均满足要求，证明所选用焊接材料、制定的焊接工艺正确合理。有了以材料焊接性能试验为基础的、经焊接工艺评定验证的合适焊接工艺规范参数，最终产品的焊接质量要靠焊工实际操作来实现。产品施焊前，在对焊工进行必要的理论培训同时，重点进行实际操作的培训考核，并且制定了严格的包含多项质量检查点的Inconel600合金焊接作业指导书，指导控制了再生器的焊接全过程。事实表明，焊缝成形美观，无损检测合格率高完全满足设计和工艺控制要求
